Considere a halogenação do eteno, onde
é um halogênio genérico.
Utilize as energias de ligação e identifique qual halogênio, Cloro ou Fluor, produz a reação de halogenação mais exotérmica com o eteno.
Ligação
Entalpia de ligação ( \mathrm{kJ} / \mathrm{mol} )
Ligação
Entalpia de ligação (kJ/mol)
Ligação
Entalpia de ligação (kJ/mol)
Ligação
Entalpia de ligação (kJ/mol)
\mathrm{H}-\mathrm{H}
436,4
C-I
240
\mathrm{C}=\mathrm{C}
620
\mathrm{O}-\mathrm{P}
502
\mathrm{H}-\mathrm{N}
393
C-P
263
\mathrm{C}=\mathrm{C}
812
\mathrm{O}=\mathrm{S}
469
\mathrm{H}-\mathrm{O}
460
C-S
255
\mathrm{C}-\mathrm{N}
276
\mathrm{P}-\mathrm{P}
197
\mathrm{H}-\mathrm{S}
368
\mathrm{C}=\mathrm{S}
477
\mathrm{C}=\mathrm{N}
615
\mathrm{P}=\mathrm{P}
489
H-P
326
\mathrm{N}-\mathrm{N}
193
\mathrm{C}-\mathrm{O}
351
S-S
268
\mathrm{H}-\mathrm{F}
568,2
\mathrm{N}=\mathrm{N}
418
\mathrm{C}=\mathrm{O}^{* *}
745
S=S
352
\mathrm{H}-\mathrm{Cl}
431,9
\mathrm{N}=\mathrm{N}
941,4
\mathrm{C}=\mathrm{O}
1076,5
\mathrm{F}-\mathrm{F}
156,9
\mathrm{H}-\mathrm{Br}
366,1
\mathrm{N}-\mathrm{O}
176
C-F
450
\mathrm{Cl}-\mathrm{Cl}
242,7
\mathrm{H}-\mathrm{I}
298,3
\mathrm{N}=\mathrm{O}
607
\mathrm{C}-\mathrm{Cl}
338
\mathrm{Br}-\mathrm{Br}
192,5
\mathrm{C}-\mathrm{H}
414
O-O
142
\mathrm{C}-\mathrm{Br}
276
I-I
151,0
\mathrm{C}-\mathrm{C}
347
\mathrm{O}=\mathrm{O}
498,7
| Ligação | Entalpia de ligação ( \mathrm{kJ} / \mathrm{mol} ) | Ligação | Entalpia de ligação (kJ/mol) | Ligação | Entalpia de ligação (kJ/mol) | Ligação | Entalpia de ligação (kJ/mol) |
| \mathrm{H}-\mathrm{H} | 436,4 | C-I | 240 | \mathrm{C}=\mathrm{C} | 620 | \mathrm{O}-\mathrm{P} | 502 |
| \mathrm{H}-\mathrm{N} | 393 | C-P | 263 | \mathrm{C}=\mathrm{C} | 812 | \mathrm{O}=\mathrm{S} | 469 |
| \mathrm{H}-\mathrm{O} | 460 | C-S | 255 | \mathrm{C}-\mathrm{N} | 276 | \mathrm{P}-\mathrm{P} | 197 |
| \mathrm{H}-\mathrm{S} | 368 | \mathrm{C}=\mathrm{S} | 477 | \mathrm{C}=\mathrm{N} | 615 | \mathrm{P}=\mathrm{P} | 489 |
| H-P | 326 | \mathrm{N}-\mathrm{N} | 193 | \mathrm{C}-\mathrm{O} | 351 | S-S | 268 |
| \mathrm{H}-\mathrm{F} | 568,2 | \mathrm{N}=\mathrm{N} | 418 | \mathrm{C}=\mathrm{O}^{* *} | 745 | S=S | 352 |
| \mathrm{H}-\mathrm{Cl} | 431,9 | \mathrm{N}=\mathrm{N} | 941,4 | \mathrm{C}=\mathrm{O} | 1076,5 | \mathrm{F}-\mathrm{F} | 156,9 |
| \mathrm{H}-\mathrm{Br} | 366,1 | \mathrm{N}-\mathrm{O} | 176 | C-F | 450 | \mathrm{Cl}-\mathrm{Cl} | 242,7 |
| \mathrm{H}-\mathrm{I} | 298,3 | \mathrm{N}=\mathrm{O} | 607 | \mathrm{C}-\mathrm{Cl} | 338 | \mathrm{Br}-\mathrm{Br} | 192,5 |
| \mathrm{C}-\mathrm{H} | 414 | O-O | 142 | \mathrm{C}-\mathrm{Br} | 276 | I-I | 151,0 |
| \mathrm{C}-\mathrm{C} | 347 | \mathrm{O}=\mathrm{O} | 498,7 |
Passo 1
O enunciado pede que eu compare, usando energias de ligação, qual halogênio (cloro ou flúor) produz a reação de halogenação do eteno mais exotérmica na reação
Informações relevantes dadas na tabela (escolhi explicitamente estes valores da tabela que você forneceu):
Observação sobre a tabela: existe uma segunda entrada para
com valor
; não tenho certeza do contexto desse outro valor. Para eteno, usei o valor
(valor mais compatível com ligações duplas C–C em hidrocarbonetos simples), e explico/justifico isso ao longo da resolução. A partir daqui começa a resolução propriamente dita.
Passo 2
Método escolhido e conceito fundamental (aula rápida):
- Vamos usar o método aproximado de entalpia de reação por energias médias de ligação. A ideia é que a variação de entalpia da reação (
) pode ser aproximada por
- Explicando a fórmula: cada energia de ligação
é a energia necessária para quebrar uma ligação A–B (unidade ). Se quebramos ligações, isso consome energia (soma positiva). Se formamos ligações, isso libera energia (subtraímos essas energias). O resultado nos dá se a reação é exotérmica ( ) ou endotérmica ( ). - Notas práticas: usamos números médios da tabela fornecida. As contas abaixo são feitas sem assumir conhecimento prévio — explico cada bond count.
Passo 3
Identificação das ligações quebradas e formadas no processo
- Reagentes: eteno
e . - No eteno, a ligação entre os carbonos é uma ligação dupla
. - No halogênio molecular temos
.
- No eteno, a ligação entre os carbonos é uma ligação dupla
- Produtos: 1,2-dihaloetano
. - Aparecem: uma ligação simples
(a dupla virou simples) e duas ligações (duas novas ligações formadas).
- Aparecem: uma ligação simples
- Assim, contabilizamos:
- Ligações quebradas: uma
e uma . - Ligações formadas: uma
e duas .
- Ligações quebradas: uma
- Observação conceptual: parece estranho “quebrar” o
e depois “formar” , mas isso é equivalente a dizer que a porção pi da dupla é destruída; em contabilidade por energias de ligação usamos e para representar esse passo global.
Passo 4
Escrevendo a expressão geral para
- Usando a regra soma(quebradas) - soma(formadas):
- Aqui cada
é a energia de ligação correspondente (em ). Agora vamos aplicar para e substituindo os valores pegos na tabela no Passo 1.
Passo 5
Cálculo para
(fluoretação)
- Substituindo:
- Fazendo as somas:
- Subtraindo:
- Interpretação: a reação com flúor é fortemente exotérmica (
).
Passo 6
Cálculo para
(cloração)
- Substituindo:
- Fazendo as somas:
- Subtraindo:
- Interpretação: a reação com cloro também é exotérmica, mas muito menos que com flúor (
).
Passo 7
Comparação, diferença e explicação física curta
- Diferença de exotermicidade:
ou seja, a fluorinação é cerca de
mais exotérmica do que a cloração (usando os valores da tabela).
- Explicação física (intuitiva): a razão principal é que a ligação
é muito mais forte que , enquanto a ligação é relativamente fraca (baixíssima energia), mas a grande estabilização ao formar duas domina, levando a uma reação muito mais liberadora de energia.
Resposta
Flúor:
Cloro:
Conclusão: a halogenação com flúor é a mais exotérmica (diferença ≈ ).
Cloro:
Conclusão: a halogenação com flúor é a mais exotérmica (diferença ≈